快速发展的电力工业呼唤电力软科学的有力支撑
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摘 要：在介绍国内外对软科学认识的基础上，总结了电力软科学研究的目的、范围和作用，针对电力工业的快速发展，从“电源结构”、“清洁能源上网传输”、“电网安全”、“优质服务”、“电能消费不足”、“环境问题”、“用电需求侧管理”七个方面面临的矛盾与挑战进行分析，得出快速发展的电力工业呼唤电力软科学的有力支撑。
关键词：软科学 电力软科学 呼唤 决策 挑战 有力支撑
1.软科学与电力软科学
“软科学”这一术语是借现代计算机科学中软件的概念，据考证，“软科学”一词最早源于1964年英国出版的《科学的科学》一书中。1971年，日本出版了《科学技术白皮书》，并将软科学概念定义为：软科学是一门新兴的综合性科学技术，它以阐明现代社会复杂的政策课题为目的，应用信息科学、行为科学、系统工程、社会工程、经营工程等正在急速发展的、与决策科学化有关的各个领域的理论或方法，依靠自然科学的方法，对包括人和社会现象在内的广泛对象进行跨学科的研究工作。
“软科学”一词在我国最早出现是在改革开放的八十年代初期。1986年，万里同志在首届全国软科学研究工作座谈会发表题为《决策民主化、科学化是政治体制改革的一个重要课题》的重要讲话，提出要大力推行科学民主决策，他指出：“软科学研究的根本目的，是为各级各类决策提供科学依据，是为领导决策服务的。从这个意义上说，软科学研究就是决策研究，就是在把科学引入决策的过程中，利用现代科学技术手段，采用民主和科学的方法，把决策变成集思广益的、有科学依据的、有制度保证的过程，从而实现决策的民主化、科学化和制度化，以加快我国的现代化建设。”
软科学研究的范围主要包括发展战略、规划、政策、管理、体制改革、科技法制、软科学基本理论和方法等方面的研究以及技术经济分析、重大项目可行性论证等内容。
在我国，“能源软科学”一词的最早出现是在上世纪八十年代初期，走在能源软科学研究前沿的是由周德群教授带领的南京航空航天大学能源软科学研究团队。电力软科学是能源软科学的一个重要组成部分，但“电力软科学”一词的出现还是近年的事，而且电力软科学的研究严重滞后电力工业的快速发展。我国电力软科学的研究机构主要是2009年刚刚成立的国网能源研究院，其它与电力软科学研究有关的研究机构很少，且主要零散分布在少数电力类高等院校和科研单位，但研究不系统针对性不强，或鲜有研究，研究人才也较少，这与我国电力工业的快速发展极不相称，许多电力问题的出现与频频告急，与我国电力软科学方面的研究严重滞后和支撑不够关系极大。
电力的生产、输送、分配、使用是一个庞大的复杂系统，任意一个环节配合不好， 都不能保证电力系统的安全、经济运行。
电力的组织、计划、控制、指挥、协调涉及到管理科学、统计学、预测学、决策科学、技术经济学、电力科学等学科，因此，有学者把研究与电力相关的生产、组织、计划、控制、指挥、协调、交流等各方面问题，为与电力相关的各种类型、各个层次的决策提供科学依据的科学称为电力软科学。
电力是一个国家工业化和现代化的基础。电力工业的发展与国民经济、人民的生活有着密切的关系。特别是在当前电力工业的快速发展过程中，电力的生产、规划、运营等各个层次的决策都需要提供科学的依据，尤其是电力工业发展过程中，面临着各种矛盾与挑战也亟需电力软科学对其进行研究，充分发挥咨询、智囊作用。
2. 快速发展的电力工业呼唤着电力软科学的支撑
近年来，在我国GDP平均以10%左右速度快速增长和人民生活质量持续改善的背景下，能源问题在历史上没有任何一个时期比现在更引起人们的高度重视。在新一轮能源革命中，电力居于中心位置，电力的发展面临着前所未有的机遇与挑战。
2.1 我国电源结构不合理 煤电比例过高矛盾
资料显示，截止2010年底全国装机容量达到9.62亿千瓦，5年来年均增长13.22%。发电装机容量自1996年起稳居世界第二。
伴随着电源的快速增长，电力结构不合理的问题仍然突出。在电力生产结构中，煤电比例过高的矛盾突出，煤电占75%的现状没有得到根本改变。水电装机只占全部电力装机容量的20%。核电目前占全部电力装机容量的比重不到2%，远低于世界17%的平均水平。风电等新能源不到总装机的1％。这都表明，我国电源结构不合理，在电力快速发展的过程中，根据我国的能源分布状况，调整电源结构是电力软科学研究的重要课题。
2.2 清洁能源发电的快速增长 电能上网和传输矛盾
近几年，清洁能源在我国发展迅速，核电在建规模世界第一；风电并网装机规模已居全球第二，风电累计并网装机达3107万千瓦；我国水电发展迅速，水电装机容量突破2亿千瓦，装机总量已经位居世界前列，但水电开发率仅仅约为水能资源的34％，远低于发达国家60%水平，表明水电开发潜力巨大。资料显示，仅2011年我国非化石能源装机将增加3550万千瓦。
根据中电联《电力工业“十二五”规划研究报告》显示，预计到2015年，全国发电装机容量将达到14.37亿千瓦左右，年均增长8.5%。其中，水电为2.84亿千瓦，核电4300万千瓦，天然气发电3000万千瓦，风电1亿千瓦，太阳能发电200万千瓦，生物质能发电及其他300万千瓦。
清洁能源在电源结构中的比重日益加大，也对电网提出了越来越高的要求。传统电网对于大规模接纳这些个性迥异的新成员，确实有些困难。
首先，清洁能源的接入，带来了电网调频、调峰与经济运行问题。清洁能源发电大多具有间歇性、波动性特点。这些特征打破了原有电网电能供给和负荷需求之间的平衡，给电网调频、调峰及安全稳定运行带来了影响。其大规模接入电网，也容易对电网安全稳定运行带来冲击。
此外，我国风能、太阳能资源集中在西北、华北、东北以及沿海地区，水电集中在西南地区，大多远离负荷中心，必须依托远距离输电将清洁能源电力送到中部、东部和南部的负荷中心。
清洁能源发电的快速增长，大量的清洁能源的上网和传输，在现有电网资源的情况下，管理者需要对电网大范围优化配置资源做出抉择，这些抉择呼唤电力软科学的有力支撑。
2.3 电网规模的扩大 安全可靠性面临挑战
经过“十一五”的快速发展，国家电网规模总体翻番。相关资料显示，中国现在电网规模已经超过了美国，居于世界第一。
但是，电网规模的日益扩大，系统的复杂程度空前提高。一方面，电网规模的扩大有利于提高资源优化配置能力，有利于大规模可再生能源的接入和传输。但另一方面，电网运行与控制的复杂程度越来越高，发生连锁性事故和大面积停电的风险也日益扩大，对实现电能的安全传输和可靠供应提出重大挑战，电网的坚强可靠成为普遍关注的焦点。
2.4 电网的开放 优质服务面临挑战
电力工业是典型的资本密集型和技术密集型产业，特别是在输电和配电等生产环节具有自然垄断属性。这些技术经济特征决定了电力工业自身发展规律，一体化的垄断经营模式成为电力工业的自然选择，并在相当长的历史时期内有效地推动了电力工业的快速发展。
对于电网企业要改变传统服务观念，以客户为中心完善服务机制，从客户的利益出发，创新服务方式方法，增加客户满意度和信赖度。电网企业还要为发电企业做好服务，为分布式发电和电动汽车的快速发展和广泛使用，为可再生能源发电并网，减少化石能源消耗以及实现能源阶梯利用服务。同时，电力用户的身份定位也悄然转变，部分用户已经从单纯的电力消费者，转变为既是电力消费者，同时又是电力生产者。
电网的开放透明为电网自身的运营发展提供了巨大机遇，用户的积极、广泛参与对于电网优化资产效能，提高安全生产水平，降低运营成本具有重要意义，但同时也对电网友好兼容各类电源和用户接入，提供高效优质服务提出了更高的要求。
2.5 发电量的快速增长 消费仍然不足矛盾
改革开放30年来，我国用电总量快速增长，2007年人均用电量2465千瓦时，是1978年的9.5倍。从人均用电量增长来看，不到30年的时间里，我国人均用电量实现了3次翻翻，而且成加速发展的态势。
但是，我国能源资源人均拥有量和消费量远低于世界平均水平，2005年中国人均一次能源消费量1.19吨油当量，仅为世界平均水平1.63吨油当量的66%。与发达国家相比，人均用电更少，以2007年为例，我国人均用电水平仅仅相当于美国的1953年，韩国的1991年左右的用电水平。人均用电消费不足表明我国电力工业的发展空间巨大，电力的快速增长态势不会改变。
能源的消费不足，不仅影响我国工业化和现代化进程，而且还影响我国全面建设小康社会的进程。电力的飞速发展和电力严重不足的矛盾是电力软科学研究的现实课题。
2.6 能源消费带来的环境的挑战
能源的供应主要依赖化石能源，化石能源特别是煤炭在整个能源构成中占据主导地位，2006年，我国煤炭消费占能源消费比重达69.4%，而且，这种能源构成估计在今后几十年内不会有大的改变。一方面，化石能源是不可再生能源，终将会由于不断地消耗而逐渐枯竭；另一方面，化石能源的大量开发利用，造成了环境污染，引发了全球气候变暖等灾难性问题。
2009年，总书记在联合国气候变化峰会上提出，中国要大力发展可再生能源和核能，争取2020年非化石能源占一次能源消费比重达15%左右。我国政府也承诺：到2020年单位国民生产总值二氧化碳排放比2005年下降40～45%。
因此，能源需求量不断增大，电力的快速发展，面临着环境的挑战，亟待电力软科学的发展和对此进行卓有成效的研究，为各级各类管理决策部门制定能源发展规划，尤其是电力发展规划提供科学依据。
2.7 需求侧管理上的挑战
发达国家的经验告诉人们，电力需求侧管理是缓解电力供需矛盾的必要手段，更是提高能源利用效率、实现节能降耗目标、促进经济社会可持续发展的战略性选择。加强电力需求侧管理，需要从完善法律法规，实现电力需求侧管理工作法制化、规范化；建立健全相关的财政、税收、投资融资政策，鼓励开发、推广和使用节能新技术、新产品；完善市场机制，促进全社会节能。但目前，这几个方面都没有跟得上，与电力装机容量快速增长趋势极不相称，以致终端用电效率明显低下，被迫以加快装机来化解电力需求快速增长带来的供需矛盾。如何解决需求侧的矛盾也呼唤着电力软科学的快速发展。
3.结语
能源问题纷繁复杂，涉及多学科、多领域的知识。能源问题不仅是重大的经济和社会问题，而且也涉及重大的外交、环境和安全问题。电力在能源中又具有突出的重要地位。
解决复杂的能源问题，尤其解决快速发展的电力的问题不仅需要技术创新和高效的管理，而且更多的需要法律以及相关政策的支持，而相关的决策的制定，在依赖于电力软科学相关知识支持的同时，亟待电力软科学的快速发展，也迫切需要电力软科学的研究成果为各类管理决策部门提供有力支撑。
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作者简介：
杨圣春（1966-），男，安徽寿县人，安徽电气工程职业技术学院自动化与信息工程系系主任，副教授，硕士，双学士，主要研究方向：电厂节能与环境保护；高等职业教育研究；能源战略。